Automobilové sny pohánějí palivové články

Techničtí pracovníci tyto sny nazývají návrhy, studie nebo koncepty. Ať jsou tyto představy o budoucí podobě automobilů pojmenovány jakkoliv, vždy se jedná o obdivuhodný rozlet fantazie návrhářů a konstruktérů, kterému ještě příliš nebrání strohé technické předpisy a tvrdé, omezující požadavky ekonomů. Techničtí pracovníci tyto sny nazývají návrhy, studie nebo koncepty. Ať jsou tyto představy o budoucí podobě automobilů pojmenovány jakkoliv, vždy se jedná o obdivuhodný rozlet fantazie návrhářů a konstruktérů, kterému ještě příliš nebrání strohé technické předpisy a tvrdé, omezující požadavky ekonomů. Automobilový svátek v Ženevě je z mnoha důvodů považován za nejdůležitější světovou událost v tomto oboru. Také proto je tam dáván tak velký prostor pohledu do budoucnosti silniční dopravy. Jaký byl tedy pohled do budoucnosti? Tento rok v Ženevě však ukázal, že některé sny zůstanou nenaplněné ještě řadu let. Například systémy elektroimpulzního řízení (tzv. drive-by-wire), které byly s velkými nadějemi představeny v posledních letech, jsou sice bezpečnou, ekologickou a pro mladé lidi jistě velice přitažlivou alternativou ovládání automobilu, ale jejich čas asi ještě nenastal. Zdá se, že ti, kterým vyhovuje řízení připomínající  trochu složitější herní konzoli počítačových her, ještě nedorostli věkem do nejdůležitější cílové skupiny pro automobilové prodejce. 

Toyota FINE-N
Přesto v Ženevě nechyběli výrobci, kteří své zákazníky „měří“ jiným metrem. Mezi nimi nechyběla japonská Toyota, která opět předvedla, co vše může systém elektroimpulzního řízení nabídnout. Toyota FINE-N (Fuel cell INnovative Emotion – Next generation) již svým jménem přibližuje záměr výrobce. Vedle užitých palivových článků nové generace je FINE-N zajímavý unikátním řešením pohonu – u každého kola je nezávislý 25kW elektromotor. Toto řešení spolu s elektroimpulzním řízením, které nevyžaduje žádné mechanické nebo hydraulické díly, dovoluje interiér vozu zcela vyprázdnit a plně jej nabídnout designérům. Ve voze je pouze zmíněný centrální počítač PCU (Power control unit) a svazky kabelů, které vedou k několika servomotorům. Těmito zdvojenými signálními cestami se aktivují funkce řízení, brzdícího okruhu, řazení, spojky i plynu. Ty, vzhledem k pojetí a umístění samozřejmě návrháře nijak  neomezují. Tento systém je obdoba toho, co se běžně užívá v letecké dopravě. Oproti jiným vozům na výstavě jsme si nemohli vůz otevřít a prohlédnout si jej podrobněji i v interiéru. Otevření vozu je totiž řešeno použitím biometrického bezpečnostního systému, který známe více z přísně střežených finančních domů než z běžných parkovišť. Dveře vozu jsou otevřeny a elektrický systém aktivován jen identifikací nezaměnitelných znaků otisku prstu přiložením k optickému čidlu. Do paměti bezpečnostního systému lze uložit otisky všech osob, kterým jsme jako majitelé ochotni povolit používání vozu. 

Superdělo pro mladé
Toyota připravila technickou lahůdku i mladým lidem, kteří dnes žijí video hrami, počítači a  internetem. Přes jejich věk je považuje za své příští zákazníky a právě pro ně představila dvousedadlový koncept Toyota Motor Triathlon Race Car. Byl navržen ve firemním evropském návrhářském studiu ED2, které je svým pojetím bližší evropským představám dnešních „náctiletých“. Samozřejmě se jedná opět o palivové články a čtyři nezávislé elektromotory u každého kola. Exteriér vozu nejvíce připomíná otevřenou F1, ale díky variabilitě karoserie nabízí druhou zúženou verzi pro městský provoz a třetí pro nezbytné a stále populárnější off-road. Snad nejvíce se tento koncept přibližuje myšlení mladých lidí svými informačními systémy. Výrobce je nazval Mixed Reality a řidič si v tomto prostředí může opravdu připadat jak v dokonale navrženém virtuálním prostředí. Na všech důležitých místech vozu jsou umístěny senzory, které vyhodnocují nejen parametry funkčnosti všech obvodů řízení motoru, brzd atd., ale sledují i stav vozovky a nejbližší okolí během jízdy. Všechny informace jsou vizualizovány v tzv. Head Up Display (HUD). To je opět prvek z počítačových her a „nepočítačová“ generaci bude v HUD jistě vidět jen více sofistikovanou automobilovou přilbu. Aby nebylo počítačů málo, byly na velké obrazovce  předvedeny možnosti Triathlonu jako hra Sony Playstation (Gran Turismo 4). 

Rinspeed na vodě
Švýcarská designérská firma Rinspeed ze Zumikonu se na rozdíl od velkých automobilových společností příliš netrápí sériovou výrobou, a její vývojáři mají záviděníhodnou úlohu – vždy překvapit a získat pozornost automobilových odborníků stejně jako široké veřejnosti. Každým rokem vystavují vozy, které vždy zaujmou ať designem, použitým materiálem, vybavením nebo specifickým určením. Jednou to jsou vozy pro písečné duny nebo závodní okruhy, jindy si na i ve voze odvezete vybavení snad pro všechny prázdninové sporty. 

Na hladině až 80 km/hod
V roce 2004 se návrháři Rinspeedu rozhodli pro vodu. Na první pohled je Rinspeed Splash elegantní menší otevřený sportovní vůz, který se po silnici pohybuje rychlostí až 200 km/hod. Pak si ale všimnete podivných konstrukcí širokých lišt po stranách a vzadu vozu. Vzhled vozu zajímavě doplňují a dodávají mu jako možné stabilizační prvky ještě výraznější sportovní ladění. Teprve při demonstraci zjistíte, že se jedná o zvláštní plovákový systém, který při vyšší rychlosti dokáže zdvihnout celý vůz až nad hladinu. Motor s výkonem přes 100 kW umožňuje vozu (nebo člunu?) rychlost na vodě až 50 km/hod a nad hladinou s plováky až 80 km/hod. A protože je Rinspeed švýcarská firma a výstava se navíc konala ve Švýcarsku, je samozřejmé, že na boku vozu nalezneme slova Erdgas, gaz naturel. Ať si anglický výraz splash, který byl pro tento vůz vybrán, přeložíte jako šplouchadlo, cákadlo nebo senzace, neuděláte chybu. Na silnici je Rinspeed Splash zcela jistě zajímavý, ale ve vodě to je skutečně cákající senzace.  

IMAS od Hondy
Značnou pozornost vzbudil mezi nadšenými návštěvníky i koncept hybridního vozu IMAS v expozici japonské Hondy. V tomto případě se japonští návrháři pokusili dokázat, že i automobil s velice nízkými emisemi se může pochlubit přesvědčivými sportovními vlastnostmi. Z dokonale aerodynamického tvaru se zakrytými funkčními prvky a nerušeného žádnými detaily je zřejmé, že koncepce je postavena na maximálním snížení koeficientu odporu vzduchu. V tomto případě je jedná o velice přesvědčivou nízkou hodnotu 0,20. K neuvěřitelně nízké spotřebě 2,5 l/100km přispívá i konstrukce vozu z lehkých karbonových vláken a hliníku o hmotnosti 700 kg. To hlavní však spočívá v pohonném hybridním systému Honda IMA (Integrated Motor Assist). Je to spojení pružného benzínového motoru s elektromotorem, který doplňuje klasický motor při akceleraci a ukládá energii při brzdění a zpomalování. Také vnitřní kabina je přesně v duchu tohoto vozidla. Honda opět přesvědčila, že má k automobilové elektronice, jako jsou průhledové displeje, tenké obrazovky, CCD kamery, digitální měřicí přístroje, navigační technika apod, přímo „japonsky“ blízko. 

Alessandro Giuseppe Anonio Anastazio Volta
by se zcela jistě náramně divil, kdyby viděl, co „umějí“ dnešní elektrické články a elektřina vůbec. Od doby, kdy tento slavný italský fyzik dokazoval jevy L. Galvaniho  pozorované pravděpodobně  na žábách,  což jej zároveň vedlo k vytvoření prvního elektrického článku, se opravdu hodně změnilo. To se snažili dokázat svým společným projektem prestižní italský designerský dům Italdesign-Guigiaro a japonská Toyota. Sportovní kupé nese nejen jméno Alessandro Volta, ale i hybridní motor (Hybrid Synergy Drive) úctyhodných parametrů. Je to kombinace naftového motoru (3.3 l,V6) a dvou elektromotorů s celkovým výkonem 300kW. Tato kombinace dává vozu maximální rychlost 250 km/h a zrychlení z 0 – 100 km/h za 4.03 sec. S nádrží na 52 litrů paliva má tento Alessandro Volta z roku 2004 dojezd 700 km. 

Jeep Treo
stojí na dnešním konci dlouhé řady vozů, kterými přispěla společnost DaimlerChrysler na téma alternativní zdroje. Z více než dvaceti výzkumných vozů a prototypů připomeňme jen automobily na palivo BTL (biomass-to-liquid). Velice přísné limity vyhlášené Californian Air Resource Board vedly nakonec k tomu, že v minulém roce představila společnost DaimlerChrysler jako první na světě umělé palivo vyrobené z biomasy. BTL palivo je prosté síry a aromatických látek a pro svou přesně stanovenou charakteristiku chemického složení je nejen  velice šetrné vůči životnímu prostředí, ale lze jej snadno modifikovat a použít tak do různých typů motorů. V Ženevě se společnost prezentovala studií vozu Jeep Treo s palivovými články a dvěma elektromotory. Toto rozverné pojetí vozu pro volný čas jen dokládá, že s palivovými články počítají automobiloví výrobci  pro všechny typy vozů. 

Palivové články v autobusech?
Jestliže společnost neudává žádné termíny sériové výroby vozů s palivovými články, o to víc se věnuje jejich testování. Na 60 vozů je testováno v USA, Evropě, Japonsku a Singapuru, koncem tohoto roku to bude více než sto vozů. Rovněž v hromadné dopravě přepravují desítky autobusů s nulovými emisemi cestující v Amsterdamu, Barceloně, Hamburku, Londýně, Luxembourgu, Madridu, Portu, Stockholmu atd. Brzy vyjedou autobusy s palivovými články i do australského Perthu. Otázka razantního zavedení vozů s palivovými články do sériové výroby není podle amerických odborníků ani tak problémem technickým, jako otázkou dohody politiků, ekonomů a sektoru naftového průmyslu. Že se takové rozhovory vedou, dokazují právě takové návrhy, studie, koncepty a prototypy všech velkých automobilových společností.  

Ano pro palivové články
Od doby, kdy v roce 2002 získala společnost General Motors titul Motor roku za své řešení palivových článků pro pohon prototypu AUTOnomy, se nemuví o palivových článcích v otázkách: zda ano či ne?, ale jen kdy?
Většina firem, ať to byly laboratoře GAPC (středisko alternativních pohonů GM a automobilky Opel), Ford, Daimler-Benzt nebo Toyota, uváděly právě rok 2004 jako termín pro první sériově vyráběné vozy s palivovými články. Zázrak se nekonal, nicméně odborníci Fuel Cell Alliance mohli prohlásit, že technologie, které by dovolily vepsat na karosérii vozů značku ZEV (Zero Emission Vehicles), jsou připraveny. 

Zatím jde o drahou záležitost
Přestože  první palivový článek předvedl anglický vynálezce William R. Grove již v roce 1839, nebude na škodu, když si princip palivového článku trochu přiblížíme. Pan Grove  tehdy sice naměřil na svém přístroji napětí pouhého jednoho voltu, ale to nic nemění na skutečnosti, že dnešní články pracují na  naprosto stejném principu – tedy „opačné elektrolýze“. Jedná se přeměnu chemické energie vodíku katalytickou reakcí za přítomnosti kyslíku na energii elektrickou. To je jednoduchý, ale fascinující princip, kterým získáváme z vodíku elektřinu a teplo, to vše bez hluku, emisí a se stále vyšší účinností. Jediným odpadním produktem jsou netečné vodní páry. Ze všech typů palivových článků možných i nemožných, poměrně levných i finančně nesmírně nákladných, které unesou jen dotované kosmické či vojenské projekty, se podle všech parametrů hodí pro automobilový průmysl články, kde je tekutý elektrolyt nahrazen polymerovou membránou obdobných vlastností. 

Velkým problémem jsou nádrže na vodík
Všechny testovací vozy s těmito články, které kroužily na vysokorychlostní zkušební dráze Ford v americkém Dearbornu nebo na okruhu Evropského výzkumného centra v německém Aachenu prokázaly, že nová generace palivových článků snáší i extrémní zátěž a technicky jsou připraveny do sériové výroby. Samostatnou kapitolou vozů s palivovými články představují tlakové nádrže na vodík. Ještě donedávna představovaly skutečně velký problém způsobený chemickou podstatou samotného vodíku. Vodík je chemický prvek s teplotou tání – 259,2 oC a teplotou varu – 240 oC. Z toho vyplývá první problém: vodík musí být zkapalněn, aby snížil svůj objem až o 99,9 % a  mohl být tak natankován do nádrže. 

70 izolačních vrstev
Dalším problémem je skutečnost, že plynný vodík ve styku se vzduchem může vytvořit zápalnou směs. To znamená, že nádrže musejí konstruovány tak, aby k ničemu takovému nedošlo, nádrže musejí být neprodyšně uzavřeny a natlakované nesmějí obsahovat žádný vzduch. Navíc musí být nádrž konstrukčně vyřešena tak, aby nebyla poškozena ani při těžké nehodě. Nádrže, které jsou v dnešních vozech, jsou celkem nenápadné, přes nízkou teplotu zkapalněného vodíku i příjemně hřejivé a jen odborník by v nich nalezl další  technický zázrak. Jejich plášť je poměrně tenký, a tak se musíte až z dokumentace nechat přesvědčit, že cca 3 cm tloušťky obalu mají stejné vlastnosti jako polystyrenový obal o síle 4 m! Ony 3 cm představují mnoho let náročné vědecké práce a materiálově  70 izolačních vrstev ze skelných vláken s hliníkovou fólii umístěných ve vysokém vakuu. 

Na prvním místě bezpečnost
Samozřejmě, že bezpečnost vodíkových technologií byla testována v nejnáročnějších zkouškách, a tak automobiloví odborníci mohli v rámci projektu TH!NK (ekologicky šetrná řečení v oblasti osobní představy) potvrdit bezpečnost vozů s palivovými články. K bezpečnosti provozu přispívá i samotná „povaha“ vodíku: je asi  čtrnáctkrát lehčí než vzduch, a tak v případě jakékoliv netěsnosti v systému uniká rychle nahoru a bezpečně se rozředí ve vzduchu. Vozy v sériové výrobě budou navíc v kritických místech vybaveny senzory, které při nepatrném zvýšení koncentrace vodíku uzavřou všechny přívody. Při zvažování všech okolností zavádění vozů s palivovými články do sériové výroby je zřejmé, že v nejbližších letech to budou hlavně hybridní motory (kombinace pohonu klasických motorů a elektromotoru), které vozy s palivovými články na oné pomyslné trase za úspěchem ještě „předběhnou“.
 

Rubriky:  Auto-moto
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

V Praze vybudují nové centrum pro špičkovou fyziku

V Praze vybudují nové centrum pro...

Vědecké centrum pro špičkový výzkum fyziky pevných látek za téměř...
Vodka z Černobylu

Vodka z Černobylu

Odborníci vyrobili vodku, jež nese název ATOMIK, ta obsahuje obiloviny...
Užíval jste marihuanu? Dýchněte si!

Užíval jste marihuanu? Dýchněte si!

Pokud mají policisté podezření na provinilce pod vlivem alkoholu, tak mu...
Tučňák velký jako člověk

Tučňák velký jako člověk

Dle nedávno zveřejněného výzkumu žil v období paleocénu na Novém Zélandu...
Na co se umírá v Evropě? 

Na co se umírá v Evropě? 

Nejčastější příčinou úmrtí v Evropě jsou podle údajů Eurostatu nemoci oběhové...
Americká armáda pracuje na ochranné výstroji z 3D tiskárny

Americká armáda pracuje na...

Protože logistika bývá během vojenských operací tím největším problémem, bylo...
Prověřeno v poušti – nová ochranná známka českých egyptologů

Prověřeno v poušti – nová ochranná...

Výrobky a technologie, které zvládnou extrémní pouštní podmínky, zejména...
Čandrájan-2 míří na Měsíc

Čandrájan-2 míří na Měsíc

Sonda, jejíž jméno by se dalo přeložit jako Měsíční loď 2, odstartovala...
Vědci vytvořili drobounký plátek zlata. Je 100 000krát tenčí než lidský vlas

Vědci vytvořili drobounký plátek...

Vědci z Velké Británie vytvořili dosud nejtenčí plátek zlata na...
Noční savci zblízka

Noční savci zblízka

Během srpna a září mohou lidé na více než 50 místech po celé České republice...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Nacisté a bolševici si dělí Evropu: 80 let od uzavření paktu Molotov-Ribentrop

Nacisté a bolševici si dělí...

Jsou dvě hodiny ráno a sovětský a německý šéf diplomacie stvrzují podpisy...
Otto Skorzeny: Hitlerův James Bond

Otto Skorzeny: Hitlerův James Bond

Říkali o něm, že je nejnebezpečnějším mužem Evropy. Tak trochu vůdcův...
Nejbohatší muž planety: Jak likvidoval John Davidson Rockefeller konkurenci?

Nejbohatší muž planety: Jak...

„Chci vydělat 100 000 dolarů a žít do 100 let,“ prohlašuje sebevědomě malý...
Proč zavraždili Julia Caesara?

Proč zavraždili Julia Caesara?

Pro někoho diktátor a tyran, pro druhé člověk, který změnil evropské i celosvětové...
Potopené ponorky rozebírají sběrači kovů. Ničí tak hroby padlých vojáků

Potopené ponorky rozebírají sběrači...

Více než stovka ponorek z doby Druhé světové války leží na dně...
Berlínský dobytčí trh přejmenovali na počest ruského cara

Berlínský dobytčí trh přejmenovali...

Už od středověku se tu nachází rušný dobytčí trh, na kterém si po dlouhá staletí...
Ferdinand I. Habsburský dráždil stavy nejen daněmi

Ferdinand I. Habsburský dráždil...

Rakouský arcivévoda Ferdinand se může radovat. Volbou z 23. října 1526 mu...
Potopené město Thonis potápěči prohledávají za pomocí scanu

Potopené město Thonis potápěči...

Potápěči, kteří prozkoumávají zatopené prastaré egyptské město Thonis,...
Vraždy za doživotí: Co způsobil heparinový vrah?

Vraždy za doživotí: Co způsobil...

Doživotí je v České republice nejvyšším možným trestem (trest smrti je od roku...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.